第25章 原子核与核物理简介
2025年高考物理复习课件 第2讲 原子结构 原子核
2025年高考物理复习课件 新高考新教材第2讲 原子结构 原子核考点一 原子结构和氢原子光谱强基础•固本增分1.原子结构(1)电子的发现:英国物理学家J·J·汤姆孙发现了电子。
(2)α粒子散射实验:1909年,英国物理学家 和他的助手进行了用α粒子轰击金箔的实验,实验发现绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿 方向前进,但有少数α粒子发生了大角度偏转,极少数α粒子偏转的角度甚至大于90°,也就是说它们几乎被“撞”了回来。
(3)原子的核式结构模型:在原子中心有一个很小的核,原子全部的_______ 和几乎全部 都集中在核里,带负电的电子在核外空间绕核旋转。
卢瑟福原来正电荷质量2.氢原子光谱(1)光谱:用棱镜或光栅可以把光按波长(频率)展开,获得光的 (频率)和强度分布的记录,即光谱。
(2)光谱分类:①线状谱是一条条的 。
②连续谱是连在一起的 。
波长亮线光带(3)氢原子光谱的实验规律:②氢光谱在红外和紫外光区的其他谱线也都满足与巴耳末公式类似的关系式。
×√ √ √研考点•精准突破BD典题1 (多选)关于卢瑟福的原子核式结构,下列叙述正确的是( )A.原子是一个质量分布均匀的球体B.原子的质量几乎全部集中在原子核内C.原子的正电荷和负电荷全部集中在一个很小的核内D.原子直径的数量级大约是10-10 m,原子核直径的数量级是10-15 m解析原子的质量几乎全部集中在原子核内,A错误,B正确;原子中,原子核带正电,核外电子带负电,C错误;原子直径的数量级是10-10 m,原子核直径的数量级是10-15 m,D正确。
A典题2 关于α粒子散射实验,下述说法正确的是( )A.在实验中观察到的现象是绝大多数α粒子穿过金箔后,仍沿原来方向前进,少数发生了较大偏转,极少数偏转超过90°,有的甚至被弹回接近180°B.使α粒子发生明显偏转的力来自带正电的核及核外电子,当α粒子接近核时是核的排斥力使α粒子发生明显偏转,当α粒子接近电子时,是电子的吸引力使之发生明显偏转C.实验表明原子中心有一个极小的核,它占有原子体积的极小部分,实验事实肯定了汤姆孙的原子结构模型D.实验表明原子中心的核带有原子的全部正电及全部质量解析在实验中观察到的现象是绝大多数α粒子穿过金箔后,仍沿原来方向前进,少数发生了较大偏转,极少数偏转超过90°,有的甚至被弹回接近180°,所以A正确;使α粒子发生明显偏转的力是来自带正电的核,当α粒子接近核时,核的排斥力使α粒子发生明显偏转,电子对α粒子的影响忽略不计,所以B错误;实验表明原子中心有一个极小的核,它占有原子体积的极小部分,实验事实否定了汤姆孙的原子结构模型,所以C错误;实验表明原子中心的核带有原子的全部正电及绝大部分质量,所以D错误。
核物理学中的原子核结构与放射性衰变知识点总结
核物理学中的原子核结构与放射性衰变知识点总结核物理学是研究原子核和核反应的分支学科，它对于我们理解物质世界的本质和开发核能具有重要意义。
在核物理学中，原子核结构和放射性衰变是其中两个重要的知识点。
本文将对原子核结构和放射性衰变进行总结，以便于读者更好地理解这些知识点。
一、原子核结构原子核是构成原子的重要组成部分，它由质子和中子组成。
质子带正电，中子电荷中性。
原子核的结构包括质子数和中子数，即原子序数和质量数。
原子序数决定了元素的化学性质，而质量数则决定了元素的同位素。
此外，原子核还具有核子的轨道运动形式，这也是核物理学中重要的研究内容。
根据原子核的结构特点，可以进一步分类原子核。
按照质子数进行分类，可以得到同位素的不同核素，它们具有相同的原子序数但质量数不同。
按照质子数和中子数的比例进行分类，可以得到核素图中的稳定核素和放射性核素。
稳定核素具有较长的半衰期，而放射性核素则会发生放射性衰变。
二、放射性衰变放射性衰变是指放射性核素在放射性衰变中释放出粒子或电磁辐射的过程。
放射性核素会自发地发生衰变，而不受外界影响。
放射性衰变包括α衰变、β衰变和γ衰变三种形式。
α衰变是指放射性核素释放出一个α粒子，即一个由两个质子和两个中子组成的氦离子。
β衰变是指放射性核素的质子数或中子数发生变化，通过释放一个β粒子（电子）或正电子实现。
放射性衰变的过程是一个随机的泊松过程，其衰变速率可以用半衰期表示。
半衰期是指在给定时间内，衰变物质的活度下降一半所需要的时间。
不同放射性核素具有不同的半衰期，这也是放射性衰变用于测定物质年代和医学诊断的重要依据之一。
放射性衰变发生时会释放辐射，这种辐射包括α粒子、β粒子和γ射线。
α粒子在空气中传播范围较小，很容易被其他原子或分子吸收。
β粒子穿透能力较强，但还是会在物质中和电子发生相互作用。
γ射线是电磁辐射，穿透能力最强，可以在物质中传播很远。
三、应用与安全核物理学中的原子核结构和放射性衰变理论具有广泛的应用。
原子核物理学的基本概念及实验方法
原子核物理学的基本概念及实验方法原子核物理学，作为物理学的一个分支，研究的对象是原子核结构、反应和辐射等。
现代原子核物理学起源于放射性现象的研究，发展历程从放射性到核裂变、核聚变、中子、质子等粒子的发现和研究，再到核能的应用等。
本文将介绍原子核物理学的基本概念和实验方法。
一、原子核物理学的基本概念原子核是由质子和中子组成的，它是原子的稳定部分。
原子核的结构和性质是原子核物理学研究的核心内容。
原子核可描述为一个粒子系，其内部粒子与其他原子核、原子、电子等粒子交互作用，使其在宏观尺度下表现出各种性质和现象。
原子核物理学基本概念如下：1. 质量数：原子核的质量除原子电子外，主要由质子和中子的贡献构成。
质量数A是原子核中质子数Z与中子数N的和，即A=Z+N；2. 核荷数：原子核荷电量等于其内部质子数Z乘以基本电量e，即eZ，反之，由Z获得核荷信息；3. 核结合能：原子核组成带正电荷，故质子间存在相互斥力，使核系统处于不稳定平衡状态，核内包含中子的“引力”能够维持核结构稳定性。
所谓原子核结合能是指将核中的绝对质量总和与核离解成各自质量总和之差，乘以光速的平方即可得到结合能的数值。
二、原子核物理学的实验方法原子核物理学的实验方法是对原子核物理学研究所必要的重要手段。
实验室通常可将实验手段归为两类：一类是基于原子核间的相互作用，如核反应、核裂变等；二是基于测试加速器或天然辐射场的现象和反应。
1. 核反应核反应是指核粒子之间相互作用后发生的一系列物理过程。
在核反应中，参与反应的原子核可能发生聚变、裂变、放射性衰变、共振吸收等反应。
通过核反应，人们研究了许多探索原子核结构和性质的实验，如利用核反应研究高能粒子、研究核子内部状态等。
2. 核裂变核裂变是指原子核由外界作用下，分为两部分，使裂变合成核伴随着大量释放的能量和中性粒子。
裂变可以通过核反应诱导来实现。
核裂变在原子核物理学中的应用十分广泛，如核能发电和核武器。
物理教案原子与核物理
物理教案原子与核物理物理教案：原子与核物理引言：在物理学中，原子与核物理是一个重要的研究领域。
通过研究原子结构、原子核、放射性衰变等现象，我们可以更深入地了解物质的微观世界。
本教案将以原子与核物理为主题，通过多个小节的论述，深入探讨原子与核物理的基本理论和实验研究。
第一节：原子的结构与性质1.1 原子的基本概念与发现历程- 介绍原子的基本概念及其历史发展，如道尔顿原子论、汤姆逊的电子模型、卢瑟福的金箔散射实验等。
1.2 原子核的组成与性质- 介绍原子核的组成部分，包括质子、中子和核外电子。
- 讨论原子核的性质，如核荷数、质量数、平均原子质量等，以及同位素和同位素的概念。
1.3 电子结构与原子能级- 解释电子结构和能级的概念，包括轨道、亚能级、壳层等。
- 探讨电子结构对原子性质的影响，如周期表的形成、原子光谱等。
第二节：放射性与核衰变2.1 放射性的基本概念与发现历程- 介绍放射性的概念及其历史发展，如贝克勒尔的发现、居里夫人的研究等。
2.2 放射性衰变与半衰期- 解释放射性衰变和半衰期的概念，包括α衰变、β衰变、γ射线等。
- 讨论半衰期与放射性元素的衰变性质之间的关系。
2.3 核能的应用与危害- 探讨核能的应用领域，如核能发电、放射性医学、碳测年等。
- 强调核能的潜在危害和安全措施，如核辐射对人体的影响及核安全问题。
第三节：核反应与核能转化3.1 核反应的基本概念与特点- 介绍核反应的概念，包括裂变、聚变、核衰变等。
- 讨论核反应的特点，如能量释放、质量变化等。
3.2 核能转化与能量守恒定律- 解释核能转化与质能关系的概念，如爱因斯坦的质能方程等。
- 探讨能量守恒定律在核反应中的应用。
3.3 核反应在科学研究和工程技术中的应用- 介绍核反应在科学研究和工程技术中的应用，如核聚变、核武器、核燃料循环等。
第四节：实验室中的原子与核物理实验4.1 原子结构和核物理实验仪器- 介绍在实验室中研究原子与核物理的常用仪器，如粒子加速器、质子探测器、γ谱仪等。
原子核物理[教材]
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原子核物理徐象如我们知道，原子核物理是研究原子核的结构和变化规律，获得射线束并将其用于探测、分析的技术，以及研究同核能、核技术应用有关的物理问题。
简称核物理。
下面着重谈一下对它的介绍。
人类首次观测到核变化是在1896年，A.-H.贝可勒尔发现了天然放射性，人类首次观测到核变化，通常将它作为核物理学的开端。
此后的40多年，主要从事放射性衰变规律和射线性质的研究，并用射线对原子核作初步探讨；还创建了一系列探测方法和测量仪器，一些基本设备如各种计数器、电离室等沿用至今。
探测、记录射线并测定其性质，一直是核物理研究和核技术应用的一个中心环节。
放射性衰变的研究证明了一种元素可以通过α衰变或β衰变而变成另一种元素，推翻了元素不可改变的观点；还确立了衰变规律的统计性。
统计性是微观世界物质运动的一个根本性质，同经典力学和电磁学所研究的宏观世界物质运动有原则上的区别。
衰变中发射的能量很大的射线，特别是α射线，为探索原子结构提供了前所未有的武器。
1911年，E.卢瑟福等用α射线轰击各种原子，从射线偏折的分析确立了原子的核式结构，并提出原子结构的行星模型，为原子物理学奠定基础；还首次提出原子核这个词，不久便初步弄清了原子的壳层结构和其电子的运动规律，建立和发展了阐明微观世界物质运动规律的量子力学。
1919年，卢瑟福等人发现用α射线轰击氮核时释放出质子，首次实现人工核反应。
此后用射线引起核反应的方法逐渐成为研究原子核的主要手段。
初期取得的重大成果是1932年中子的发现和1934年人工放射性核素的制备。
原子核是由中子和质子组成的。
中子的发现不仅为核结构的研究提供必要的前提，还因为它不带电荷，不受核电荷的排斥，容易进入原子核而引起中子核反应，成为研究原子核的重要手段。
30年代中，人们还从对宇宙线的观测发现正电子和“介子”(后称μ子)，这些发现是粒子物理学的先河。
20年代后期，开始探讨加速带电粒子的原理。
30年代初，静电、直线和回旋等类型的粒子加速器已具雏形，在高压倍加器上实现初步核反应。
核物理学核能与原子能的基础知识
核物理学核能与原子能的基础知识在当今科技发达的时代，核能和原子能的应用已经渗透到我们生活的方方面面。
然而，要真正理解和应用核能和原子能，我们需要了解它们的基础知识。
本文将介绍核物理学以及核能与原子能的基础知识。
一、核物理学概述核物理学是物理学的一个重要分支，主要研究原子核的结构、性质及其与其他粒子的相互作用。
它的研究对象是原子核，即由质子和中子组成的原子的中心部分。
二、原子核的结构与组成根据核物理学的研究，我们知道原子核由质子和中子组成。
质子是带正电荷的粒子，中子是不带电的粒子。
质子与中子组成了原子核的结构，其数量决定了元素的质量数。
质子数决定了元素的原子序数，也就是我们常说的元素周期表中的序号。
三、核能与原子能的区别核能是指核反应所释放的能量，包括核裂变（分裂）和核聚变（合成）两种方式。
核裂变是指重核分裂成两个或多个轻的核，释放出大量的能量；核聚变是指轻的核结合成一个重核，同样也会释放出巨大的能量。
而原子能则是指利用核能进行各种实际应用，例如核电站发电、核燃料制造等。
四、核裂变与核聚变核裂变和核聚变是核能释放的两种主要方式。
核裂变主要通过重核的分裂来释放能量，例如铀235的裂变会产生巨大的能量和两个中子。
核聚变则是通过两个轻核的结合来释放能量，例如氢同位素氘和氚的核聚变会产生能量和一个氦核。
五、核反应的链式反应和连锁反应在核裂变和核聚变中，存在着链式反应和连锁反应。
链式反应是指通过每次核反应产生的中子来触发下一次核反应，从而实现能量的持续释放。
而连锁反应则是在核反应中利用中子的连续产生和连续释放来维持反应的进行。
六、核能的应用核能在当今世界上广泛应用于各个领域。
其中最为常见的是核电站发电。
核电站通过核反应产生的热能转换成蒸汽驱动涡轮发电机产生电能。
此外，核能还可以用于医学领域的放射治疗和医学诊断，用于农业领域的辐照杀菌和杂交育种，以及用于工业领域的辐照材料改性等。
七、核能与原子能的优劣势核能和原子能有着各自的优势和劣势。
17核物理简介
2003年河北省某地考古遗迹中发现有古时的粟。一些这 种粟的样品中含有1g碳，它的活度经测定为 2.8 1012 Ci 这些粟的年龄？
1g 新鲜碳中的 14C 核数为 ：
N0 6.023 1023 1.3 1012 /12 6.5 1010
dN Ndt
N N 0 e t
为衰减常数
以单位时间内发生核衰变的次数来表示物体放射性的 强弱，称为放射性活度，以A表示。 1Ci 3.70 1010 Bq 单位： 1Bq = 1s1 ;
A
dN N 0 e t dt
A A0e t
——放射性活度减弱为原来的一半时所 经历的时间，称为放射性元素的半衰期
第一节
1896年贝克勒尔（H. Becquerel)在研究铀盐 的性质时，偶然发现铀盐（铀化钾）不断地放出一 些射线。接着居里夫妇发现镭和钋也都能够放出类 似的射线，而且强度比铀放出的更强。
1903年诺贝尔物理奖
人们后来又发现了位于门捷列夫元素周期表末尾的一些其 它重元素都具有放射性。这些元素不用人工处理，就会自发地 放出上述射线，故称为天然放射性。 天然放射性元素的衰变方式有下列三种：
以新单位表示核素的质量，都近似为整数：A称为质量数 原子核的标示： 1 H, 4 He, 12C, 16O 推广： 1 n , 0 e 1 2 6 8 0 1
实验表明，组成原子核的质子和中子都有内禀角动量, 即 自旋。质子和中子的自旋量子数均为1/2。 此外，核子在核 内的空间运动有轨道角动量， 核子自旋角动量与轨道角动量 之和称总角动量。 核自旋是指原子核基态的总角动量。实验 发现，处于一定能态的核的总角动量具有确定的数值。
(完整版)原子核物理知识点归纳详解
原子核物理重点知识点第一章 原子核的基本性质1、对核素、同位素、同位素丰度、同量异位素、同质异能素、镜像核等概念的理解。
（P2）核素：核内具有一定质子数和中子数以及特定能态的一种原子核或原子。
（P2）同位素：具有相同质子数、不同质量数的核素所对应的原子。
（P2）同位素丰度：某元素中各同位素天然含量的原子数百分比。
（P83）同质异能素：原子核的激发态寿命相当短暂，但一些激发态寿命较长，一般把寿命长于0.1s 激发态的核素称为同质异能素。
（P75）镜像核：质量数、核自旋、宇称均相等，而质子数和中子数互为相反的两个核。
2、影响原子核稳定性的因素有哪些。
（P3~5）核内质子数和中子数之间的比例；质子数和中子数的奇偶性。
3、关于原子核半径的计算及单核子体积。
（P6）R =r 0A 1/3 fm r 0=1.20 fm 电荷半径：R =（1.20±0.30）A 1/3 fm 核力半径：R =（1.40±0.10）A 1/3 fm 通常 核力半径＞电荷半径单核子体积：A r R V 3033434ππ==4、核力的特点。
（P14）1.核力是短程强相互作用力；2.核力与核子电荷数无关；3.核力具有饱和性；4.核力在极短程内具有排斥芯；5.核力还与自旋有关。
5、关于原子核结合能、比结合能物理意义的理解。
（P8）结合能：),()1,0()()1,1(),(),(2A Z Z Z A Z c A Z m A ZB ∆-∆-+∆=∆= 表明核子结合成原子核时会释放的能量。
比结合能（平均结合能）：A A Z B A Z /),(),(=ε原子核拆散成自由核子时外界对每个核子所做的最小平均功，或者核子结合成原子核时平均每一个核子所释放的能量。
6、关于库仑势垒的理解和计算。
（P17）1.r>R ,核力为0，仅库仑斥力，入射粒子对于靶核势能V (r )，r →∞，V (r ) →0，粒子靠近靶核，r →R ，V (r )上升，靠近靶核边缘V (r )max ，势能曲线呈双曲线形，在靶核外围隆起，称为库仑势垒。
原子核物理学简明教程 pdf
原子核物理学简明教程
原子核物理学简明教程涵盖了原子核的基本结构、性质和反应机制等内容，以下是一个简要的大纲：
1.原子核基本概念
-原子核的定义与组成：介绍原子核是由质子和中子组成的，它们统称为核子。
-核力与结合能：阐述核力的特点（短程强吸引力）、结合能的概念以及质量亏损现象。
2.原子核模型
-液滴模型：将原子核看作一个具有表面张力的液滴，解释其形状和稳定性的物理基础。
-天文壳层模型：介绍核子在原子核中的分布规律，如幻数效应及其背后的量子力学原理。
3.原子核的衰变
-放射性衰变类型：包括α衰变、β衰变（β⁻和β⁺衰变）及γ衰变，描述每种衰变过程及其动力学。
-半衰期与统计规律：讲解放射性同位素的半衰期概念，以及放射性衰变遵循的统计学法则。
4.核反应
-核反应方程：教授如何书写和理解核反应方程式，表示原子核变化的过程。
-核反应类型：涵盖直接相互作用、散射、吸收、裂变、聚变等不同类型的核反应，并介绍典型实例，如轻元素的热核聚变和重元素的核裂变反应。
5.粒子探测技术
-粒子探测器的工作原理：介绍电离室、闪烁计数器、半导体探测器等常见粒子探测设备，以及它们如何用于实验研究和原子核事件的记录。
6.现代核物理学进展
-核物理实验方法：介绍高能加速器、中子源等大型设施在现代核物理学研究中的应用。
-当代问题与挑战：探讨原子核物理领域的前沿问题，如核物质的状态方程、超重元素合成、天体核过程等。
通过这样一部简明教程，学习者可以系统地了解原子核物理学的基础知识，为深入研究奠定坚实基础。
原子核物理知识点总结
原子核物理知识点总结原子核物理是一门研究原子核结构、性质和变化规律的学科，是理论物理学中重要的分支之一。
在核能的利用、核技术的发展以及原子核物理研究方面，具有重要意义。
本文将从三个方面，即原子核结构、放射性和核反应中的常用知识点进行总结。
一、原子核结构原子核由质子和中子组成，通过核力所保持。
质子是具有正电荷的粒子，而中子是没有电荷的粒子。
正电荷和质量数都不相同的原子核称为同位素核，同位素核具有相似的化学特性，但物理性质却有所不同。
原子核的半径约为 $10^{-14}$ 米量级，它的大小与核中质子与中子的总数成正比，而与元素的原子序数无关。
因此，不同元素的同位素核的大小是相同的。
元素的原子序数 Z 是指其原子核中所含的质子数，而中子数是没有规律可循的，所以原子核的质量数 A 常被用来描述元素同位素的种类。
原子核存在着稳定和不稳定两种形态，稳定核对外射出α、β、γ 射线等，而不稳定核则会经历放射性衰变，发射α、β、γ 射线，以达到稳定状态。
值得一提的是，原子核的κ、λ、μ、ω 四个量子数用于描述原子核的轨道结构和能量，它们相互具有联系，共同规定了原子核的物理性质。
二、放射性放射性是指原子核内部结构稳定性不足，无法维持其对称性而发生变化的一种现象。
它以放射性衰变为主要表现形式，放射性衰变分为α、β、γ 三种类型。
α 衰变指放射性核释放出一个α 粒子，即由两个质子和两个中子构成的 4He 核。
α 衰变后，原子核质量数 A 减少 4，原子序数 Z 减少 2，原子核的性质也相应发生变化。
β 衰变分为β+ 和β- 两种形式。
其中，β+ 衰变即正电子发射，质子转变成中子，放射线为$β^+$；β- 衰变时，中子转变成质子，放射线为β- 。
β 衰变后，质子数或中子数会增加或减少，原子核性质也会发生变化。
γ 射线指放射性核从激发态将产生的不带电的γ射线。
γ射线具有穿透力强、影响作用小的特点，可广泛应用于医学、工农业等领域。